機電一體化技術的應用與相關問題闡述

余軍

（中鐵建電氣化局集團軌道交通器材有限公司，江蘇常州213179）

機電一體化技術的應用與相關問題闡述

余軍

（中鐵建電氣化局集團軌道交通器材有限公司，江蘇常州213179）

結合機電一體化技術的應用情況，淺析機電一體化技術的發(fā)展趨勢和發(fā)展策略。

機電一體化；應用；發(fā)展

引言

機電一體化技術是一種集信號變換技術、信息傳感器技術、電工電子技術、機械技術、微電子技術和接口技術等為一體的綜合技術，涵蓋了產品和技術兩個層面的含義。同時，機電一體化技術是人的手、肢體、頭腦和感官的延伸，具有明顯的智能化特征。目前，機電一體化技術已在數控機床、CIMS、FMS及工業(yè)機器人等領域得到了廣泛的應用，且正向光機電一體化、柔性化、智能化和微型機電化等方向發(fā)展[1]。可見，在未來的發(fā)展中，機電一體化技術具有廣闊的應用前景。據此，筆者結合實踐經驗，淺析機電一體化技術的應用及其發(fā)展。

1 機電一體化技術的應用

目前，機電一體化技術的應用主要表現在以下一些方面：

數控機床。經過幾十年的發(fā)展，無論是在結構、功能或是在操控精度上，都充分反映了機電一體化技術在數控機床中良好的應用效果。其中，在結構上，機電一體化技術的應用推動了數控機床的結構向總線式、緊湊型和模塊化方向發(fā)展，而應用最廣泛的結構當屬多總線、多CPU的體系結構；在功能上，開放式的設計手法、模塊化的軟件設計及應用WOP技術和大容量的儲存器等都將有助于提升數控機床的技術精度及操控性，從而為產品的生產提供有力的技術支持。

CIMS。CIMS（或稱計算機集成與制造系統）通過應用機電一體化技術來實現全局動態(tài)的綜合化和最優(yōu)化，從而消除了傳統部門間的界限，同時以制造為基干的物流和信息流將有助于實現經營決策、產品開發(fā)及生產準備、實驗和管理的有機結合。換而言之，機電一體化技術在CIMS中的應用提升了企業(yè)的集成度，優(yōu)化了生產要素間的配置，從而為充分挖掘生產要素的潛力提供了可能。

FMS。FMS（或稱柔性制造系統）主要由自動搬運小車、自動化倉庫、數控機床、機器人、計算機和料盤等組合而成。機電一體化技術在FMS中的應用支持從裝配的實際需要出發(fā)，隨機、按量地生產能力范圍所能完成的工件，特別適合用來生產小批量、多品種且需反復更改的零散工件。

工業(yè)機器人。在工業(yè)機器人中，機電一體化技術的應用先后經歷了以下三個階段：在第一階段，工業(yè)機器人按示教重復運動，因此當作業(yè)環(huán)境或對象發(fā)生改變時，其無法靈活適應；在第二階段，工業(yè)機器人通過先進的傳感元件，可獲取到作業(yè)環(huán)境及對象的常規(guī)信息，然后再利用計算機對這些信息進行處理和分析，并作出判斷，最后再通過反饋動作信息來控制動作，因此第二代工業(yè)機器人具有低水平的職能及開始向實用化方向發(fā)展；在第三階段，出現了智能機器人，其具有良好的感知能力、復雜的邏輯思維，并能通過分析作出判斷和決策，因此表現出極強的行動獨立性、環(huán)境適應性，這第三代機器人與第五代計算機的聯系十分密切[2]。目前，在機電一體化技術的推動下，工業(yè)機器人已發(fā)展到了第四代，其中標志性的事件是思維車的研發(fā)，其不僅實現了人機互動，還獨創(chuàng)了全天候無障礙行車技術，從而為社會活動的開展提供了更大的方便。

2 機電一體化技術的發(fā)展

2.1 機電一體化技術的發(fā)展方向

從應用現狀來看，機電一體化技術正向光機電一體化、柔性化、智能化和微型機電化方向發(fā)展。其中，光機電一體化是指通過引入光學技術對機電一體化系統的信息處理系統、傳感系統及能源或動力系統進行改進，是機電產品的重要發(fā)展方向，在一定程度上提高了機電一體化技術的服務能力；柔性化（或稱自律分配系統化）是指在未來的機電一體化產品中，控制與執(zhí)行系統的冗余將更為富足，從而可更加靈活地應對突發(fā)事件，且在自律分配系統中，不同的子系統保持相互獨立的工作狀態(tài)及都為總系統提供服務，因此具有極強的自律性，同時其可按環(huán)境條件的要求作出不同的反應，從而使得系統的靈活性和適應性更高；智能化（或稱全息系統化）是指未來的機電產品將具有更為明顯的“全息”功能，這將使其智能化程度更高，而這一發(fā)展成果主要得益于軟件與芯片技術、模糊技術和信息技術的發(fā)展，同時當前“自上而下”的層次結構將逐漸走向復雜化，即雙向鏈路冗余將變得更多；微型機電化是指機電與電子的完全融合，具體將傳感器、執(zhí)行器和機體等CPU集成起來實現更小的體積[3]。

2.2 機電一體化技術的發(fā)展策略

機電一體化技術的深入發(fā)展是社會生產力發(fā)展的要求，是一個國家綜合實力的重要體現。在未來的發(fā)展中，為了提高機電一體化技術對社會經濟的服務能力及適應時代對低碳環(huán)保經濟的發(fā)展要求，筆者認為應從以下方面推動機電一體化技術的發(fā)展：1）通過改善性能、減輕質量及提高精度等角度改善機械的本體技術，具體措施包括：改進機械的本體結構及按需以非金屬復合型材取代鋼鐵在機械產品中的應用，從而通過減輕機械的本體重量實現驅動系統的小型化；2）通過提高精確度、可靠性和靈敏度等提升傳感技術，特別是技術的抗干擾性和可靠性將直接決定其應用效果，因此可用光線電聯傳感器防止電干擾，但針對外部信息傳感器，則可采用非接觸性檢測技術；3）為了適應機電一體化技術的發(fā)展需要，應設法提升信息處理技術，從而提升其處理速率及解決標準化程度不同、抗干擾性能低等問題；4）提升驅動技術，以解決電機響應速率低等問題，比如將編碼與專用控制組件、機電一體化伺服驅動單位及傳感器等裝在電機的內部。

3 結語

機電一體化技術的研究在推動社會經濟的發(fā)展中具有重要作用，但在這一研究過程中應正確解讀機電一體化的概念及明確其發(fā)展方向，從而不斷改進這一技術在應用中的不足，提高其對社會經濟的服務能力。

[1]劉耀海.淺談機電一體化技術的應用與發(fā)展趨勢[J].信息系統工程,2012(10):89-89;95.

[2]李銳鋒.機電一體化技術在靈新煤礦生產繪圖中的應用[J].價值工程,2014(35):60-61.

[3]張旭.低壓電器元件產品中機電一體化技術的應用略述[J].建材發(fā)展導向（上）,2015(7):326-327.

（編輯：王紅霖）

The Application of Electromechanical Integration Technology and Related Problem s

Yu Jun
(China Railway Construction Electrification Bureau Group Orbit Traffic Equipment Co.,Ltd., Changzhou Jiangsu 213179)

Combined the application of electromechanical integration technology,this paper analyzes its development trend and development strategies.

mechanical and electrical integration;application;development

TH-39

A

2095-0748(2016)16-0072-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.16.31

2016-07-01

余軍（1988—），男，江蘇常州人，大專，畢業(yè)于常州建東職業(yè)技術學院，助理工程師，現就職于中鐵建電氣化局集團軌道交通器材有限公司，研究方向：機電一體化及接觸網方面。